مبدل حرارتی چیست؟

مبدل حرارتی چیست؟

مبدل حرارتی چیست؟

مبدل حرارتی از تجهیزات مهم در مهندسی مکانیک به شمار می رود که نقش اساسی در انتقال و بازگردانی انرژی حرارتی دارد.استفاده صحیح از این تجهیزات باعث کاهش مصرف سوخت ، افزایش راندمان سیستم ها و کاهش آلایندگی ها می شود .
یکی از اهداف مبدل های حرارتی بهینه سازی مصرف انرژی است .مقدار زیادی از انرژی مصرفی در صنایع مختلف به صورت حرارت تلف می شود و مبدل های حرارتی این امکان را فراهم می کند که حرارت تلف شده بازیافت شود و به خط تولید برگردانده شود
انتخاب صحیح مبدل حرارتی بسیار مهم است تا در کاهش هزینه ها و افزایش راندمان سیستم به ما کمک کند .
دسته بندی مبدل های حرارتی به چه صورت است ؟
مبدل حرارتی دستگاهی است که وظیفه آن انتقال انرژی حرارتی از یک سیال به سیالی با دمای بالا یا پایین تر است ، این انتقال میتواند با تماس مستقیم یا تماس غیر مستقیم از طریق یک دیواره انجام شود
پس مبدل ها به دودسته مستقیم و غیر مستقیم تقسیم می شوند:
1. مبدل های غیر مستقیم : سیالات را از طریق دیواره از هم جدا میکند مانند:

-مبدل حرارتی پوسته لوله:این نوع مبدل از یک پوسته استوانه ایی و مجموعه ایی از لوله ها تشکیل شده است . یک سیال داخل لوله و سیال دیگر در فضای پوسته جریان پیدا میکند .
مبدل های پوسته و لوله تحمل بالایی در برابر فشار و دما دارند و اکثرا در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی مورد استفاده قرار میگیرد.

-مبدل حرارتی صفحه ایی:این مبدل ها از صفحات نازک و با شیار های متعدد ساخته می شود که سیال بین این صفحات شیار دار حرکت می کند .مبدل های صفحه ایی انتقال حرارت بسیار بالایی دارند و برای سیستم های تهویه مطبوع و صنایع غذایی مناسب هستند

2. مبدل های مستقیم :سیالات با یکدیگر تماس پیدا میکنند مانند :

-مبدل های هوا خنک یا برج خنک کننده :برج هایی هستند که از هوا به عنوان خنک کننده استفاده می کنند تا دمای سیال را پایین بیاورند ، به دلیل استفاده از هوا برای مناطق خشک بسیار مناسب هستند .
مشکلات رایج در مبدل های حرارتی:
رسوب گذاری:رسوب مواد معدنی، ذرات معلق یا مواد آلی روی سطح انتقال حرارتی باعث کاهش راندمان می شوند و باید شست‌وشوی دوره ایی انجام شود
افت فشار زیاد:باریک بودن مسیر جریان یا طراحی نامناسب باعث افت فشار می شود

خوردگی:واکنش شیمیایی سیال با دیواره فلزی خوردگی را در مبدل به وجود می آورد

متریال ساخت مبدل های حرارتی :
جنس مبدل های حرارتی باید به نحوی باشد که در برابر دما،فشار و خوردگش مقاوم باشند و تحت تاثیر این عوامل از بین نروند .مانند فولاد ضد زنگ و فولاد کربنی برای ساخت بدنه و از مس،آلیاژ مس،آلومینیوم و تیتانیوم برای لوله یا صفحات
مزایای مبدل‌های حرارتی
• افزایش راندمان انرژی سیستم‌ ها
• کاهش مصرف سوخت و انرژی
• بازیافت حرارت تلف‌ شده
• کنترل بهتر دما در فرآیند ها
• کاهش هزینه ‌های عملیاتی
• افزایش عمر تجهیزات
کاربرد مبدل‌های حرارتی در صنایع مختلف
• صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
(خنک کردن، گرم کردن کندانسور و اواپراتور)
• نیروگاه‌ ها (حرارتی و هسته ‌ای)
(بویلرها ، کندانسورها ، بازیافت حرارت)
• صنایع غذایی
(پاستوریزه کردن، استریل کردن)
• صنایع دارویی و شیمیایی
(کنترل دقیق دما در فرآیند ها)
• سیستم‌ های تهویه مطبوع و تبرید
(چیلرها ، رادیاتورها ، فن‌کویل‌ ها)
• صنایع فولاد و سیمان
(بازیافت حرارت و خنک ‌کاری تجهیزات)
• صنایع خودروسازی
(رادیاتور، خنک ‌کاری موتور)
مبدل ‌های حرارتی از تجهیزات بسیار مهم در صنایع مختلف هستند که وظیفه انتقال و مدیریت انرژی حرارتی را بر عهده دارند. استفاده از آن‌ ها باعث افزایش راندمان ، کاهش مصرف انرژی و کاهش هزینه ‌های عملیاتی می‌ شود. تنوع در انواع مبدل‌ ها امکان انتخاب مناسب برای شرایط کاری مختلف را فراهم می‌ کند. طراحی و نگهداری صحیح مبدل‌ های حرارتی نقش مهمی در عملکرد پایدار و عمر طولانی سیستم دارد.